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JP6448701B2 - Confocal endoscope system - Google Patents
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Description

この発明は、被写体を走査する走査型プローブに関する。   The present invention relates to a scanning probe that scans a subject.

体腔内の被写体(生体組織等)を周期的に走査することにより得た信号を画像化する走査型イメージシステムが知られている(例えば特許文献1)。この種の走査型イメージシステムは、シングルモード型の光ファイバ、二軸(XY軸)アクチュエータ及び一軸(Z軸)アクチュエータを有する走査型プローブを備えている。走査型プローブ内部において、光ファイバは、基端部が二軸アクチュエータによって片持ち梁状に保持されている。二軸アクチュエータは、振動の振幅を変調及び増幅させながら、光ファイバの先端部分を所定の周波数で二次元的に振動(例えば固有振動数で二次元的に共振)させることにより、光ファイバの先端を所定の面上で渦巻状に移動させる。一方、一軸アクチュエータは、術者の操作に応じて光ファイバを上記所定の面と直交する被写体の深度方向に移動させる。二軸アクチュエータによる光ファイバの二軸方向の動きと、一軸アクチュエータによる光ファイバの一軸方向の動きとが併せられることにより、光ファイバによって光源から伝送された走査光が被写体をスパイラル状に三次元走査する。走査型イメージシステムは、走査光により走査された被写体からの戻り光を検出し、検出された戻り光から走査された領域の画像を生成し、生成された画像をモニタの表示画面に表示させる。   There is known a scanning image system that images a signal obtained by periodically scanning a subject (such as a living tissue) in a body cavity (for example, Patent Document 1). This type of scanning image system includes a scanning probe having a single mode optical fiber, a biaxial (XY axis) actuator, and a uniaxial (Z axis) actuator. Inside the scanning probe, the optical fiber is held in a cantilever shape by a biaxial actuator at the base end. The biaxial actuator modulates and amplifies the amplitude of vibration while vibrating the tip of the optical fiber two-dimensionally at a predetermined frequency (for example, two-dimensionally resonating at the natural frequency), thereby Is spirally moved on a predetermined surface. On the other hand, the uniaxial actuator moves the optical fiber in the depth direction of the subject perpendicular to the predetermined plane according to the operation of the operator. By combining the biaxial movement of the optical fiber by the biaxial actuator and the uniaxial movement of the optical fiber by the uniaxial actuator, the scanning light transmitted from the light source by the optical fiber scans the subject in a spiral shape three-dimensionally. To do. The scanning image system detects return light from a subject scanned with scanning light, generates an image of a scanned area from the detected return light, and displays the generated image on a display screen of a monitor.

特開2004−321792号公報JP 2004-321792 A

特許文献1に例示される走査型プローブには、体腔内へ挿入中の患者の負担を軽減するため、細径化設計が恒常的に要請されている。しかし、特許文献1に記載された走査型プローブは、深度方向の走査を制御するためのニチノールワイヤ及び位置センサ並びにニチノールワイヤの収縮に抗して作用するスプリングなど、光ファイバの深度方向の駆動を制御するための機構が径方向に並べて配置されている。そのため、走査型プローブの先端部を細径化するのに不向きな構成である。   In order to reduce the burden on the patient during insertion into the body cavity, the scanning probe exemplified in Patent Document 1 is constantly required to have a reduced diameter design. However, the scanning probe described in Patent Document 1 drives the optical fiber in the depth direction, such as a nitinol wire and position sensor for controlling the scanning in the depth direction, and a spring that acts against the contraction of the nitinol wire. Mechanisms for control are arranged in the radial direction. Therefore, the configuration is not suitable for reducing the diameter of the tip of the scanning probe.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、細径化設計に適した構成の走査型プローブを提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a scanning probe having a configuration suitable for narrowing design.

本実施形態に係る走査型プローブは、光ファイバと、光ファイバを収容し保持する可動筒部と、可動筒部を収容する収容筒部と、可動筒部の基端面と収容筒部の内壁面との間に配置されており、通電によって軸線方向に伸縮することにより、収容筒部内で可動筒部を光ファイバと一体に軸線方向にスライドさせる形状記憶合金と、可動筒部の外周面と収容筒部の内周面との間に配置されており、可動筒部を軸線方向であって形状記憶合金と反対の方向に付勢する付勢ばねとを備える。   The scanning probe according to the present embodiment includes an optical fiber, a movable cylinder portion that accommodates and holds the optical fiber, an accommodation cylinder portion that accommodates the movable cylinder portion, a proximal end surface of the movable cylinder portion, and an inner wall surface of the accommodation cylinder portion. And a shape memory alloy that slides the movable cylinder part in the axial direction integrally with the optical fiber in the accommodation cylinder part by expanding and contracting in the axial direction by energization, and the outer peripheral surface of the movable cylinder part It is arrange | positioned between the internal peripheral surfaces of a cylinder part, and is provided with the urging | biasing spring which urges | biases a movable cylinder part to an axial direction and the direction opposite to a shape memory alloy.

本実施形態によれば、光ファイバの深度方向の駆動を制御するための形状記憶合金と付勢ばねとが軸線方向にずれた位置に配置される。これにより、径方向に並ぶ部品点数が減少するため、走査型プローブが細径化される。   According to this embodiment, the shape memory alloy and the biasing spring for controlling the driving of the optical fiber in the depth direction are arranged at positions shifted in the axial direction. Thereby, since the number of parts arranged in the radial direction is reduced, the scanning probe is reduced in diameter.

可動筒部は、光ファイバを収容し保持するものであって、軸線方向に長い長穴が周面に形成された内筒を備える構成であってもよい。また、収容筒部は、固定筒部を備える構成であってもよい。具体的には、固定筒部は、長穴と対応する位置にビス穴が形成されており、固定筒部に差し込まれた内筒の長穴とビス穴とが重なる領域にビスが挿入されビス止めされることにより、ビス穴に固定されたビスの軸部と長穴の長手方向の一対の端面の各々とが当たる範囲内で内筒を軸線方向にスライド可能に保持する。   The movable cylinder portion accommodates and holds the optical fiber, and may be configured to include an inner cylinder in which a long hole in the axial direction is formed on the peripheral surface. Moreover, the structure provided with a fixed cylinder part may be sufficient as an accommodation cylinder part. Specifically, the fixed cylinder part is formed with a screw hole at a position corresponding to the elongated hole, and the screw is inserted into a region where the elongated hole of the inner cylinder inserted into the fixed cylinder part and the screw hole overlap. By being stopped, the inner cylinder is slidably held in the axial direction within a range where the shaft portion of the screw fixed to the screw hole and each of the pair of end faces in the longitudinal direction of the elongated hole contact each other.

収容筒部は、固定筒部及び可動筒部を収容する外筒を備える構成であってもよい。この構成においては、付勢ばねは、内筒の外周面と外筒の内周面との間に配置されている。   The accommodation cylinder part may be configured to include an outer cylinder that accommodates the fixed cylinder part and the movable cylinder part. In this configuration, the biasing spring is disposed between the outer peripheral surface of the inner cylinder and the inner peripheral surface of the outer cylinder.

走査型プローブは、可動筒部の基端面と収容筒部の内壁面との間に配置されており、基端面との接触を検知するリミットセンサを備える構成としてもよい。リミットセンサは、例えば、ビスが長穴の長手方向の端面と接触する手前で可動筒部の基端面と接触する。   The scanning probe may be provided with a limit sensor that is disposed between the base end surface of the movable cylinder portion and the inner wall surface of the housing cylinder portion and detects contact with the base end surface. For example, the limit sensor comes into contact with the base end surface of the movable cylinder portion before the screw comes into contact with the end surface in the longitudinal direction of the long hole.

可動筒部は、内筒の基端に接着固定された第一の基板を備える構成であってもよい。また、収容筒部は、第一の基板と対向する位置に接着固定された第二の基板を備える構成であってもよい。この構成においては、形状記憶合金は、一端が第一の基板に接続されており、他端が第二の基板に接続されている。   The movable cylinder part may be configured to include a first substrate bonded and fixed to the proximal end of the inner cylinder. Moreover, the structure provided with the 2nd board | substrate bonded and fixed to the position facing a 1st board | substrate may be sufficient as an accommodation cylinder part. In this configuration, the shape memory alloy has one end connected to the first substrate and the other end connected to the second substrate.

走査型プローブは、一端が第一の基板に接続され、他端が第二の基板に接続されており、第一の基板と第二の基板との間隔が狭くなるほど屈曲するフレキシブ基板を備える構成としてもよい。この構成において、固定筒部には、屈曲されたフレキシブ基板のための逃げ穴が形成されている。   The scanning probe has a flexible substrate that has one end connected to the first substrate and the other end connected to the second substrate, and bends as the distance between the first substrate and the second substrate decreases. It is good. In this configuration, a relief hole for the bent flexible substrate is formed in the fixed cylinder portion.

本実施形態の走査型プローブによれば、細径化設計に適した構成の走査型プローブが提供される。   According to the scanning probe of the present embodiment, a scanning probe having a configuration suitable for a narrow diameter design is provided.

本発明の実施形態の走査型共焦点プローブの先端部分の外観を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the external appearance of the front-end | tip part of the scanning confocal probe of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の走査型共焦点プローブの先端部分の内部構造を示す内部構造図(斜視図)である。It is an internal structure figure (perspective view) which shows the internal structure of the front-end | tip part of the scanning confocal probe of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の走査型共焦点プローブの先端部分の断面図である。It is sectional drawing of the front-end | tip part of the scanning confocal probe of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の走査型共焦点プローブに備えられる内筒及び固定筒を示す図である。It is a figure which shows the inner cylinder and fixed cylinder with which the scanning confocal probe of embodiment of this invention is equipped.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本発明の一実施形態として走査型共焦点プローブについて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a scanning confocal probe will be described as an embodiment of the present invention.

本実施形態の走査型共焦点プローブ1は、共焦点顕微鏡の原理を応用して設計された走査型共焦点内視鏡システムを構成する医療用器具であり、体腔内の生体組織の断層像等を高倍率かつ高解像度で観察するのに好適に構成されている。走査型共焦点プローブ1により取得される生体組織の情報は、ビデオプロセッサに伝送され、ビデオプロセッサによりモニタ表示可能に処理される。なお、ビデオプロセッサやモニタなど、走査型共焦点内視鏡システムを構成する走査型共焦点プローブ1以外の構成については、便宜上、その図示を省略する。   The scanning confocal probe 1 of this embodiment is a medical instrument that constitutes a scanning confocal endoscope system designed by applying the principle of a confocal microscope, such as a tomographic image of a living tissue in a body cavity. Is preferably configured for observing the image with high magnification and high resolution. Information on the living tissue acquired by the scanning confocal probe 1 is transmitted to the video processor and processed by the video processor so that it can be displayed on the monitor. For the sake of convenience, the illustration of the components other than the scanning confocal probe 1 constituting the scanning confocal endoscope system, such as a video processor and a monitor, is omitted.

図1は、本実施形態の走査型共焦点プローブ1の先端部分の外観を示す外観斜視図である。図1に示されるように、走査型共焦点プローブ1は、カバーガラス部11を備えている。カバーガラス部11の基端には、外筒12が取り付けられている。外筒12の基端には、可撓性チューブ13が取り付けられている。   FIG. 1 is an external perspective view showing the external appearance of the distal end portion of the scanning confocal probe 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the scanning confocal probe 1 includes a cover glass portion 11. An outer cylinder 12 is attached to the base end of the cover glass portion 11. A flexible tube 13 is attached to the proximal end of the outer cylinder 12.

図2は、カバーガラス部11、外筒12及び可撓性チューブ13を外した状態の斜視図であり、走査型共焦点プローブ1の先端部分の内部構造を示す。図3(a)及び図3(c)は、走査型共焦点プローブ1を図1の平面Aで切断したときに現れる断面を示す側断面図である。図3(b)は、図3(a)のB−B断面を示す図である。   FIG. 2 is a perspective view in a state where the cover glass portion 11, the outer cylinder 12 and the flexible tube 13 are removed, and shows the internal structure of the distal end portion of the scanning confocal probe 1. 3A and 3C are side cross-sectional views showing a cross section that appears when the scanning confocal probe 1 is cut along the plane A in FIG. FIG.3 (b) is a figure which shows the BB cross section of Fig.3 (a).

図3(a)に示されるように、走査型共焦点プローブ1は、外筒12内に収容された内筒21を備えている。内筒21には、同じく外筒12内に収容された駆動筒22が内筒21の外周面の中途まで圧入又は接着により接続されている。駆動筒22の先端には、図2に示されるように、対物レンズ部23が接着等により取り付けられている。対物レンズ部23は、カバーガラス部11及び外筒12内に収容されている。   As shown in FIG. 3A, the scanning confocal probe 1 includes an inner cylinder 21 accommodated in the outer cylinder 12. A drive cylinder 22 that is also housed in the outer cylinder 12 is connected to the inner cylinder 21 by press-fitting or bonding to the middle of the outer peripheral surface of the inner cylinder 21. As shown in FIG. 2, an objective lens portion 23 is attached to the tip of the drive cylinder 22 by adhesion or the like. The objective lens unit 23 is accommodated in the cover glass unit 11 and the outer cylinder 12.

図3(a)に示されるように、可撓性チューブ13内には、テフロンチューブ(テフロン:登録商標)やPEEKチューブ(PEEK:登録商標)等によって被膜され保護された光ファイバ24が収容されている。光ファイバ24の基端は、光源部(不図示)と結合している。光ファイバ24の先端部分(以下、「光ファイバ先端部分24a」と記す。)は、内筒21内に収容され保持されている。光ファイバ先端部分24aの根元付近には、二軸アクチュエータ(不図示)が接着等により取り付けられている。二軸アクチュエータは圧電型アクチュエータであり、内筒21の軸線方向(走査型共焦点プローブ1の軸線方向でもある。)と直交し互いに直交する二方向(XY方向)に光ファイバ先端部分24aを共振運動させる。二軸アクチュエータが有する圧電素子上に形成された各電極には、駆動信号を伝送する信号線の一端が半田付けされている。走査型共焦点プローブ1内には、ほぼ全長に亘り、圧電素子駆動用の信号線をはじめとする各種電子部品と接続された複数の信号線25が配線されている。   As shown in FIG. 3A, an optical fiber 24 coated and protected by a Teflon tube (Teflon: registered trademark), a PEEK tube (PEEK: registered trademark), or the like is accommodated in the flexible tube 13. ing. The proximal end of the optical fiber 24 is coupled to a light source unit (not shown). The distal end portion of the optical fiber 24 (hereinafter referred to as “optical fiber distal end portion 24 a”) is accommodated and held in the inner cylinder 21. A biaxial actuator (not shown) is attached by bonding or the like near the base of the optical fiber tip 24a. The biaxial actuator is a piezoelectric actuator, and resonates the optical fiber tip portion 24a in two directions (XY directions) orthogonal to the axial direction of the inner cylinder 21 (also the axial direction of the scanning confocal probe 1). Exercise. One end of a signal line for transmitting a drive signal is soldered to each electrode formed on the piezoelectric element included in the biaxial actuator. In the scanning confocal probe 1, a plurality of signal lines 25 connected to various electronic components such as a signal line for driving a piezoelectric element are wired over almost the entire length.

図4(a)は、内筒21単体の斜視図を示す。図4(a)に示されるように、内筒21の基端側は段付き形状となっている。また、内筒21の基端面は開口している。図3(a)に示されるように、内筒21の基端開口には、PCB(Printed Circuit Board)26が接着されている。内筒21の基端開口は、接着固定されたPCB26によって塞がれている。PCB26はパターン設計に必要な面積を確保するため、樹脂やセラミックス等の成形品の表面にパターンが設けられたMID基板である。   FIG. 4A shows a perspective view of the inner cylinder 21 alone. As shown in FIG. 4A, the proximal end side of the inner cylinder 21 has a stepped shape. Further, the base end surface of the inner cylinder 21 is open. As shown in FIG. 3A, a PCB (Printed Circuit Board) 26 is bonded to the proximal end opening of the inner cylinder 21. The proximal end opening of the inner cylinder 21 is closed by an adhesively fixed PCB 26. The PCB 26 is an MID substrate in which a pattern is provided on the surface of a molded product such as resin or ceramics in order to secure an area necessary for pattern design.

図3(a)に示されるように、外筒12内には固定筒27が収容され、接着等により固定されている。ここで、図4(b)に、内筒21と固定筒27とを組み立てた状態を示す。図4(b)に示されるように、固定筒27には、内筒21(段付き形状を含む基端開口付近)が差し込まれる。内筒21の周面には、軸線方向に長い長穴21aが形成されている。また、固定筒27の周面には、ビス穴27aが形成されている。   As shown in FIG. 3A, a fixed cylinder 27 is accommodated in the outer cylinder 12, and is fixed by adhesion or the like. Here, FIG. 4B shows a state where the inner cylinder 21 and the fixed cylinder 27 are assembled. As shown in FIG. 4B, the inner cylinder 21 (near the base end opening including the stepped shape) is inserted into the fixed cylinder 27. A long hole 21 a that is long in the axial direction is formed on the peripheral surface of the inner cylinder 21. A screw hole 27 a is formed on the peripheral surface of the fixed cylinder 27.

内筒21が固定筒27に差し込まれると、図4(b)に示されるように、長穴21aの一部の領域がビス穴27aと重なる。図4(c)に示されるように、重なった領域(内筒21の周面及び固定筒27の周面を貫通する領域)にビス28の軸部が挿入され、ビス28がビス穴27a内にビス止めされる。図3(b)に示されるように、ビス穴27aの直径及び長穴21aの幅(短手方向の長さ)は、ビス28の軸径と実質同一である。そのため、内筒21と固定筒27とが軸線周りに相対的に回転する作用が加わると、ビス28の軸部とビス穴27aの端面又は長穴21aの短手方向の端面とが当たる。このように、内筒21と固定筒27との軸線周りの相対的な回転は、ビス28の軸部とビス穴27aの端面又は長穴21aの短手方向の端面とが当たることにより、実質的に規制されている。   When the inner cylinder 21 is inserted into the fixed cylinder 27, as shown in FIG. 4B, a part of the long hole 21a overlaps the screw hole 27a. As shown in FIG. 4C, the shaft portion of the screw 28 is inserted into the overlapping region (the region penetrating the peripheral surface of the inner tube 21 and the peripheral surface of the fixed tube 27), and the screw 28 is inserted into the screw hole 27a. Screwed in. As shown in FIG. 3B, the diameter of the screw hole 27 a and the width of the long hole 21 a (length in the short direction) are substantially the same as the shaft diameter of the screw 28. Therefore, when the inner cylinder 21 and the fixed cylinder 27 are rotated relative to each other around the axis, the shaft portion of the screw 28 and the end surface of the screw hole 27a or the end surface of the long hole 21a in the short direction contact each other. Thus, the relative rotation around the axis of the inner cylinder 21 and the fixed cylinder 27 is substantially caused by the shaft portion of the screw 28 and the end surface of the screw hole 27a or the end surface of the elongated hole 21a in the short direction. Are regulated.

内筒21の外周面と固定筒27の内周面はすきまばめの関係にある。固定筒27は、すきまばめの関係にある内筒21を軸線方向にスライド可能に保持している(図4(c)及び図4(d)参照)。内筒21が固定筒27に対して軸線方向にスライドすると、長穴21aは、ビス穴27a内にビス止めされたビス28に対して軸線方向(長穴21aの長手方向)に移動する。言い換えると、ビス28は、長穴21a内で軸線方向に移動する。   The outer peripheral surface of the inner cylinder 21 and the inner peripheral surface of the fixed cylinder 27 are in a clearance fit relationship. The fixed cylinder 27 holds the inner cylinder 21 in a clearance fit relationship so as to be slidable in the axial direction (see FIGS. 4C and 4D). When the inner cylinder 21 slides in the axial direction with respect to the fixed cylinder 27, the elongated hole 21a moves in the axial direction (longitudinal direction of the elongated hole 21a) with respect to the screw 28 screwed into the screw hole 27a. In other words, the screw 28 moves in the axial direction within the elongated hole 21a.

上述したように、長穴21aの幅(短手方向の長さ)とビス28の軸径は実質同一である。そのため、長穴21aは、内筒21を固定筒27に対して軸線方向にスライドさせる際のガイドとして機能する。   As described above, the width (length in the short direction) of the long hole 21a and the shaft diameter of the screw 28 are substantially the same. Therefore, the long hole 21 a functions as a guide when the inner cylinder 21 is slid in the axial direction with respect to the fixed cylinder 27.

図3(a)に示されるように、固定筒27には、PCB29がPCB26と対向する姿勢で接着されている。PCB29もPCB26と同じくMID基板である。PCB26とPCB29との間のスペースには、形状記憶合金(ニチノールワイヤ)30、位置センサ31、リミットセンサ32及びFPC(Flexible Printed Circuits)33が設置されている。形状記憶合金30、位置センサ31及びFPC33の一端はPCB26に接続されており、他端はPCB29に接続されている。   As shown in FIG. 3A, the PCB 29 is bonded to the fixed cylinder 27 so as to face the PCB 26. The PCB 29 is also an MID substrate like the PCB 26. In a space between the PCB 26 and the PCB 29, a shape memory alloy (Nitinol wire) 30, a position sensor 31, a limit sensor 32, and an FPC (Flexible Printed Circuits) 33 are installed. One end of the shape memory alloy 30, the position sensor 31 and the FPC 33 is connected to the PCB 26, and the other end is connected to the PCB 29.

図3(a)に示されるように、内筒21の外周面と外筒12の内周面とにより規定された円筒状のスペースには、バイアススプリング34が収容されている。バイアススプリング34の一端は、駆動筒22の端面22aと当て付き、他端は、固定筒27の端面27bと当て付いている。バイアススプリング34は、駆動筒22の端面22aと固定筒27の端面27bとの間で、自然長から軸線方向(Z方向)に初期的に圧縮挟持されている。   As shown in FIG. 3A, a bias spring 34 is accommodated in a cylindrical space defined by the outer peripheral surface of the inner cylinder 21 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 12. One end of the bias spring 34 is in contact with the end surface 22 a of the drive cylinder 22, and the other end is in contact with the end surface 27 b of the fixed cylinder 27. The bias spring 34 is initially compressed and clamped between the end surface 22a of the drive cylinder 22 and the end surface 27b of the fixed cylinder 27 in the axial direction (Z direction) from the natural length.

形状記憶合金30は、軸線方向に長尺な棒形状を持ち、常温下で外力が加わると変形して、一定温度以上に加熱されると形状記憶効果で所定の形状に復元する性質を有している。形状記憶合金30は、形状記憶効果による復元力がバイアススプリング34の復元力より大きくなるように設計されている。形状記憶合金30は、図示省略されたドライバより通電され加熱されることにより、伸縮量が制御される。   The shape memory alloy 30 has a long rod shape in the axial direction, and deforms when an external force is applied at room temperature, and has a property of restoring to a predetermined shape by a shape memory effect when heated to a certain temperature or higher. ing. The shape memory alloy 30 is designed such that the restoring force due to the shape memory effect is larger than the restoring force of the bias spring 34. The shape memory alloy 30 is energized and heated by a driver (not shown) to control the amount of expansion and contraction.

形状記憶合金30は、伸縮量に応じて可動筒部を収容筒部内で軸線方向に進退させる。ここで、可動筒部は、形状記憶合金30の伸縮に応じて軸線方向に可動する要素であり、内筒21、駆動筒22、対物レンズ部23、光ファイバ24(光ファイバ先端部分24aを含む。)及びPCB26を含む。収容筒部は、形状記憶合金30の伸縮に対しては不動の要素であり、カバーガラス部11、外筒12、可撓性チューブ13、固定筒27及びPCB29を含む。具体的には、形状記憶合金30は、加熱されて軸線方向に収縮する(復元する)ことにより、可動筒部を収容筒部内で後方(軸線方向)に引っ込める。形状記憶合金30はまた、徐冷が進むにつれて形状記憶効果による復元力が低下することに伴い、バイアススプリング34により軸線方向に伸張される。形状記憶合金30は、軸線方向に伸張されることにより、可動筒部を収容筒部内で前方(軸線方向)に押し出す。   The shape memory alloy 30 advances and retracts the movable cylinder part in the axial direction within the accommodation cylinder part according to the amount of expansion and contraction. Here, the movable cylinder part is an element that moves in the axial direction according to the expansion and contraction of the shape memory alloy 30, and includes an inner cylinder 21, a drive cylinder 22, an objective lens part 23, an optical fiber 24 (including an optical fiber tip portion 24a). And PCB 26. The housing cylinder part is an element that does not move with respect to the expansion and contraction of the shape memory alloy 30, and includes the cover glass part 11, the outer cylinder 12, the flexible tube 13, the fixed cylinder 27, and the PCB 29. Specifically, the shape memory alloy 30 is heated and contracts (restores) in the axial direction, thereby retracting the movable cylindrical portion backward (in the axial direction) within the accommodating cylindrical portion. The shape memory alloy 30 is also stretched in the axial direction by the bias spring 34 as the restoring force due to the shape memory effect decreases as the slow cooling progresses. The shape memory alloy 30 is extended in the axial direction, thereby pushing the movable cylindrical portion forward (axial direction) within the accommodating cylindrical portion.

収容筒部内における可動筒部の移動範囲は、機械的には、固定筒27のビス穴27a内にビス止めされたビス28の軸部と、長穴21aの長手方向の一対の端面21bの各々とが当たる範囲内に規制される。しかし、ビス28の軸部と長穴21aの端面21bとが当たっている状態で形状記憶合金30への通電が続けられると、形状記憶合金30が断線する虞がある。そこで、本実施形態では、収容筒部内における可動筒部の移動範囲を電気的に制御している。具体的には、走査型共焦点プローブ1は、形状記憶合金30を通電して収縮させることにより可動筒部を収容筒部内で後退させる際、ビス28の軸部と長穴21aの端面21bとが当たる直前でリミットセンサ32がPCB26と接触する構成となっている。リミットセンサ32による接触の検知信号は、ビデオプロセッサに伝送される。ビデオプロセッサは、検知信号に基づいてドライバを制御することにより、形状記憶合金30への通電を遮断又は断続的な通電に切り替える。これにより、過剰な通電による形状記憶合金30の断線が避けられる。   The movable range of the movable cylinder within the housing cylinder is mechanically determined by each of the shaft portion of the screw 28 screwed into the screw hole 27a of the fixed cylinder 27 and the pair of end surfaces 21b in the longitudinal direction of the long hole 21a. It is regulated within the range that hits. However, if energization to the shape memory alloy 30 is continued in a state where the shaft portion of the screw 28 and the end face 21b of the elongated hole 21a are in contact, the shape memory alloy 30 may be disconnected. Therefore, in the present embodiment, the moving range of the movable cylinder part in the accommodation cylinder part is electrically controlled. Specifically, the scanning confocal probe 1 is configured such that the shaft portion of the screw 28 and the end surface 21b of the slot 21a are retracted when the movable cylinder portion is retracted in the accommodating cylinder portion by energizing and contracting the shape memory alloy 30. The limit sensor 32 comes into contact with the PCB 26 immediately before hitting. The contact detection signal from the limit sensor 32 is transmitted to the video processor. The video processor controls the driver based on the detection signal to switch off the energization to the shape memory alloy 30 or to intermittent energization. Thereby, disconnection of the shape memory alloy 30 due to excessive energization is avoided.

バイアススプリング34は、収容筒部内における可動筒部の移動(より詳細には、固定筒27の端面27bに対する駆動筒22の端面22aの移動)に伴い、軸線方向に伸縮される。ここで、バイアススプリング34は、内筒21の外周面を取り巻くと共に外筒12の内周面に取り囲まれている。バイアススプリング34は、内径側が内筒21の外周面によってサポートされると共に外径側が外筒12の内周面によってサポートされることにより、軸線方向外に倒れることなく、軸線方向にスムーズに伸縮する。   The bias spring 34 is expanded and contracted in the axial direction in accordance with the movement of the movable cylinder part in the accommodation cylinder part (more specifically, the movement of the end surface 22a of the drive cylinder 22 with respect to the end surface 27b of the fixed cylinder 27). Here, the bias spring 34 surrounds the outer peripheral surface of the inner cylinder 21 and is surrounded by the inner peripheral surface of the outer cylinder 12. The bias spring 34 is supported by the outer peripheral surface of the inner cylinder 21 on the inner diameter side and supported by the inner peripheral surface of the outer cylinder 12 on the inner diameter side, so that the bias spring 34 is smoothly expanded and contracted in the axial direction without falling down in the axial direction. .

図3(a)や図4(b)に示されるように、固定筒27の周面には、周面開口27cが形成されている。周面開口27cは、形状記憶合金30や位置センサ31等の各種部品を固定筒27内に実装する作業を行う上で必要な開口である。また、FPC33は、PCB26とPCB29との間隔が狭くなるほど屈曲する。図3(c)に示されるように、周面開口27cは、屈曲したFPC33を逃がすための逃げ穴としても機能する。   As shown in FIG. 3A and FIG. 4B, a peripheral surface opening 27 c is formed on the peripheral surface of the fixed cylinder 27. The peripheral surface opening 27 c is an opening necessary for performing an operation of mounting various components such as the shape memory alloy 30 and the position sensor 31 in the fixed cylinder 27. Further, the FPC 33 bends as the distance between the PCB 26 and the PCB 29 becomes narrower. As shown in FIG. 3C, the peripheral opening 27c also functions as a relief hole for allowing the bent FPC 33 to escape.

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施例等又は自明な実施例等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。   The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the embodiment of the present application also includes contents appropriately combined with examples and the like clearly shown in the specification or obvious examples.

1 走査型共焦点プローブ
11 カバーガラス部
12 外筒
13 可撓性チューブ
21 内筒
21a 長穴
21b (長穴の長手方向の)端面
22 駆動筒
22a (駆動筒の)端面
23 対物レンズ部
24 光ファイバ
24a 光ファイバ先端部分
25 信号線
26 PCB
27 固定筒
27a ビス穴
27b (固定筒の)端面
27c (固定筒の)周面開口
28 ビス
29 PCB
30 形状記憶合金
31 位置センサ
32 リミットセンサ
33 FPC
34 バイアススプリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scanning confocal probe 11 Cover glass part 12 Outer cylinder 13 Flexible tube 21 Inner cylinder 21a Elongate hole 21b End face 22 (longitudinal direction of the elongate hole) Drive cylinder 22a End face 23 of drive cylinder Objective lens part 24 Light Fiber 24a Optical fiber tip 25 Signal line 26 PCB
27 Fixed cylinder 27a Screw hole 27b End face 27c (of fixed cylinder) Peripheral surface opening 28 (of fixed cylinder) Screw 29 PCB
30 Shape memory alloy 31 Position sensor 32 Limit sensor 33 FPC
34 Bias spring

Claims (3)

光ファイバと、
前記光ファイバを保持する内側収容部と、
前記内側収容部を収容する外側収容部と、
一端が前記内側収容部に固定され且つ他端が前記外側収容部に固定されており、通電によって伸縮することにより、該外側収容部内で該内側収容部を前記光ファイバと一体に所定軸方向に移動させる形状記憶合金と、
前記内側収容部を前記所定軸方向であって前記形状記憶合金と反対の方向に付勢する付勢ばねと、
を備えた共焦点内視鏡システムであって
前記内側収容部は、
前記所定軸方向に沿った外周面を有し、
前記光ファイバを収容し保持するものであって、前記所定軸方向に長い長穴が周面に形成された内筒と、
前記内筒の基端に接着固定された第一の基板と、
を備え、
前記外側収容部は、
前記所定軸方向に沿った内周面を有し、
前記内筒が差し込まれる固定筒部と、
前記第一の基板と対向する位置に接着固定された第二の基板と、
を備え、
前記固定筒部は、
前記長穴と対応する位置にビス穴が形成されており、前記固定筒部に差し込まれた内筒の長穴と該ビス穴とが重なる領域にビスが挿入されビス止めされることにより、該ビス穴に固定されたビスの軸部と該長穴の長手方向の一対の端面の各々とが当たる範囲内で該内筒を前記所定軸方向にスライド可能に保持し、
前記付勢ばねは、
前記形状記憶合金に対して前記所定軸方向にずれた位置に配置されており、前記内側収容部の外周面と前記外側収容部の内周面との間のスペースである第1スペースに配置され
前記第1スペースは、
前記所定軸方向において、前記内側収容部の基端面よりも前方に位置するスペースであり、
前記形状記憶合金は、
前記所定軸方向において、前記内側収容部の基端面よりも後方に位置するスペースであって、該基端面と対向する、前記外側収容部の内壁面と、該基端面との間のスペースである第2スペースに配置され、
一端が前記第一の基板に接続されており、他端が前記第二の基板に接続されており、
前記共焦点内視鏡システムは、更に、
一端が前記第一の基板に接続され、他端が前記第二の基板に接続されており、前記第一の基板と前記第二の基板との間隔が狭くなるほど屈曲するフレキシブル基板
を備え、
前記屈曲されたフレキシブル基板のための逃げ穴が前記固定筒部に形成されている、
共焦点内視鏡システム。
Optical fiber,
An inner housing for holding the optical fiber;
An outer housing portion for housing the inner housing portion;
One end is fixed to the inner housing portion and the other end is fixed to the outer housing portion, and the inner housing portion is integrated with the optical fiber in a predetermined axial direction within the outer housing portion by expanding and contracting by energization. A shape memory alloy to be moved;
A biasing spring that biases the inner housing portion in the predetermined axial direction and in a direction opposite to the shape memory alloy;
A confocal endoscope system comprising :
The inner housing portion is
Having an outer peripheral surface along the predetermined axial direction;
Containing and holding the optical fiber, and an inner tube having a long hole formed in a peripheral surface in the predetermined axial direction;
A first substrate adhesively fixed to the proximal end of the inner cylinder;
With
The outer housing portion is
An inner peripheral surface along the predetermined axial direction;
A fixed cylinder part into which the inner cylinder is inserted;
A second substrate bonded and fixed at a position facing the first substrate;
With
The fixed cylinder part is
A screw hole is formed at a position corresponding to the elongated hole, and a screw is inserted into a region where the elongated hole of the inner cylinder inserted into the fixed cylinder portion and the screw hole are overlapped to be screwed, The inner cylinder is slidably held in the predetermined axial direction within a range where the shaft portion of the screw fixed to the screw hole and each of the pair of end faces in the longitudinal direction of the elongated hole hit each other,
The biasing spring is
It is arranged at a position shifted in the predetermined axial direction with respect to the shape memory alloy, and is arranged in a first space which is a space between the outer peripheral surface of the inner housing portion and the inner peripheral surface of the outer housing portion. ,
The first space is
In the predetermined axial direction, it is a space located in front of the base end surface of the inner housing portion,
The shape memory alloy is
In the predetermined axial direction, the space is located behind the base end surface of the inner housing portion, and is the space between the inner wall surface of the outer housing portion and the base end surface facing the base end surface. Placed in the second space,
One end is connected to the first substrate, the other end is connected to the second substrate,
The confocal endoscope system further includes:
One end connected to the first substrate, the other end connected to the second substrate, and a flexible substrate that bends as the distance between the first substrate and the second substrate decreases.
With
A relief hole for the bent flexible substrate is formed in the fixed cylinder portion,
Confocal endoscope system.
前記外側収容部は、
前記固定筒部及び前記内側収容部を収容する外筒
を備え、
前記付勢ばねは、
前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間に配置されている、
請求項に記載の共焦点内視鏡システム。
The outer housing portion is
An outer cylinder for accommodating the fixed cylinder part and the inner accommodating part,
The biasing spring is
It is disposed between the outer peripheral surface of the inner cylinder and the inner peripheral surface of the outer cylinder.
The confocal endoscope system according to claim 1 .
前記第2スペースに配置されており、前記内側収容部の基端面との接触を検知するリミットセンサ
を備え、
前記リミットセンサは、
前記ビスが前記長穴の長手方向の端面と接触する手前で前記基端面と接触する、
請求項1又は請求項2に記載の共焦点内視鏡システム。
A limit sensor that is disposed in the second space and detects contact with a base end surface of the inner housing portion;
The limit sensor is
The screw comes into contact with the proximal end surface before coming into contact with the longitudinal end surface of the elongated hole;
The confocal endoscope system according to claim 1 or 2 .
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